對于Java開發(fā)者來說豁护,Java8的版本顯然是一個具有里程碑意義的版本蝴光,蘊含了許多令人激動的新特性径簿,如果能利用好這些新特性勿决,能夠大大提升我們的開發(fā)效率乒躺。Java8的函數(shù)式編程能夠大大減少代碼量和便于維護,同時低缩,還有一些跟并發(fā)相關(guān)的功能嘉冒。開發(fā)中常用到的新特性如下:
函數(shù)式接口FunctionInterface與lambda表達式
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1. 接口的默認方法和靜態(tài)方法
在Java8之前,接口中只能包含抽象方法咆繁。那么這有什么樣弊端呢讳推?比如,想再Collection接口中添加一個spliterator抽象方法玩般,那么也就意味著之前所有實現(xiàn)Collection接口的實現(xiàn)類银觅,都要重新實現(xiàn)spliterator這個方法才行。而接口的默認方法就是為了解決接口的修改與接口實現(xiàn)類不兼容的問題坏为,作為代碼向前兼容的一個方法究驴。
那么如何在接口中定義一個默認方法呢?來看下JDK中Collection中如何定義spliterator方法的:
default Spliterator<E> spliterator() {
return Spliterators.spliterator(this, 0);
}
可以看到定義接口的默認方法是通過default關(guān)鍵字匀伏。因此洒忧,在Java8中接口能夠包含抽象方法外還能夠包含若干個默認方法(即有完整邏輯的實例方法)。
public interface IAnimal {
default void breath(){
System.out.println("breath!");
};
}
public class DefaultMethodTest implements IAnimal {
public static void main(String[] args) {
DefaultMethodTest defaultMethod = new DefaultMethodTest();
defaultMethod.breath();
}
}
輸出結(jié)果為:breath!
可以看出IAnimal接口中有由default定義的默認方法后够颠,那么其實現(xiàn)類DefaultMethodTest也同樣能夠擁有實例方法breath熙侍。但是如果一個類繼承多個接口,多個接口中有相同的方法就會產(chǎn)生沖突該如何解決履磨?實際上默認方法的改進核行,使得java類能夠擁有類似多繼承的能力,即一個對象實例蹬耘,將擁有多個接口的實例方法芝雪,自然而然也會存在方法重復沖突的問題。
下面來看一個例子:
public interface IDonkey{
default void run() {
System.out.println("IDonkey run");
}
}
public interface IHorse {
default void run(){
System.out.println("Horse run");
}
}
public class DefaultMethodTest implements IDonkey,IHorse {
public static void main(String[] args) {
DefaultMethodTest defaultMethod = new DefaultMethodTest();
defaultMethod.breath();
}
}
定義兩個接口:IDonkey和IHorse综苔,這兩個接口中都有相同的run方法惩系。DefaultMethodTest實現(xiàn)了這兩個接口位岔,由于這兩個接口有相同的方法,因此就會產(chǎn)生沖突堡牡,不知道以哪個接口中的run方法為準抒抬,編譯會出錯:inherits unrelated defaults for run.....
解決方法
針對由默認方法引起的方法沖突問題,只有通過重寫沖突方法晤柄,并方法綁定的方式擦剑,指定以哪個接口中的默認方法為準。
public class DefaultMethodTest implements IAnimal,IDonkey,IHorse {
public static void main(String[] args) {
DefaultMethodTest defaultMethod = new DefaultMethodTest();
defaultMethod.run();
}
@Override
public void run() {
IHorse.super.run();
}
}
DefaultMethodTest重寫了run方法芥颈,并通過 IHorse.super.run();
指定以IHorse中的run方法為準惠勒。
靜態(tài)方法
在Java8中還有一個特性就是,接口中還可以聲明靜態(tài)方法爬坑,如下例:
public interface IAnimal {
default void breath(){
System.out.println("breath!");
}
static void run(){}
}
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2.函數(shù)式接口FunctionInterface與lambda表達式
函數(shù)式接口
Java8最大的變化是引入了函數(shù)式思想纠屋,也就是說函數(shù)可以作為另一個函數(shù)的參數(shù)。函數(shù)式接口盾计,要求接口中有且僅有一個抽象方法售担,因此經(jīng)常使用的Runnable,Callable接口就是典型的函數(shù)式接口署辉∽迕可以使用@FunctionalInterface
注解,聲明一個接口是函數(shù)式接口哭尝。如果一個接口滿足函數(shù)式接口的定義骑素,會默認轉(zhuǎn)換成函數(shù)式接口。但是刚夺,最好是使用@FunctionalInterface
注解顯式聲明献丑。這是因為函數(shù)式接口比較脆弱,如果開發(fā)人員無意間新增了其他方法侠姑,就破壞了函數(shù)式接口的要求创橄,如果使用注解@FunctionalInterface
,開發(fā)人員就會知道當前接口是函數(shù)式接口莽红,就不會無意間破壞該接口妥畏。下面舉一個例子:
@java.lang.FunctionalInterface
public interface FunctionalInterface {
void handle();
}
該接口只有一個抽象方法,并且使用注解顯式聲明安吁。但是醉蚁,函數(shù)式接口要求只有一個抽象方法卻可以擁有若干個默認方法的(實例方法),比如下例:
@java.lang.FunctionalInterface
public interface FunctionalInterface {
void handle();
default void run() {
System.out.println("run");
}
}
該接口中鬼店,除了有抽象方法handle外网棍,還有默認方法(實例方法)run。另外妇智,任何被Object實現(xiàn)的方法都不能當做是抽象方法滥玷。
lambda表達式
lambda表達式是函數(shù)式編程的核心氏身,lambda表達式即匿名函數(shù),是一段沒有函數(shù)名的函數(shù)體惑畴,可以作為參數(shù)直接傳遞給相關(guān)的調(diào)用者蛋欣。lambda表達式極大的增加了Java語言的表達能力。lambda的語法結(jié)構(gòu)為:
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }
- 可選類型聲明:不需要聲明參數(shù)類型如贷,編譯器可以統(tǒng)一識別參數(shù)值陷虎。
- 可選的參數(shù)圓括號:一個參數(shù)無需定義圓括號,但多個參數(shù)需要定義圓括號杠袱。
- 可選的大括號:如果主體包含了一個語句尚猿,就不需要使用大括號。
- 可選的返回關(guān)鍵字:如果主體只有一個表達式返回值則編譯器會自動返回值霞掺,大括號需要指定明表達式返回了一個數(shù)值谊路。
完整示例為(摘自菜鳥)
public class Java8Tester {
public static void main(String args[]){
Java8Tester tester = new Java8Tester();
// 類型聲明
MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
// 不用類型聲明
MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;
// 大括號中的返回語句
MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; };
// 沒有大括號及返回語句
MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;
System.out.println("10 + 5 = " + tester.operate(10, 5, addition));
System.out.println("10 - 5 = " + tester.operate(10, 5, subtraction));
System.out.println("10 x 5 = " + tester.operate(10, 5, multiplication));
System.out.println("10 / 5 = " + tester.operate(10, 5, division));
// 不用括號
GreetingService greetService1 = message ->
System.out.println("Hello " + message);
// 用括號
GreetingService greetService2 = (message) ->
System.out.println("Hello " + message);
greetService1.sayMessage("Runoob");
greetService2.sayMessage("Google");
}
interface MathOperation {
int operation(int a, int b);
}
interface GreetingService {
void sayMessage(String message);
}
private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
return mathOperation.operation(a, b);
}
}
另外讹躯,lambda還可以訪問外部局部變量菩彬,如下例所示:
int adder = 5;
Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5).forEach(e -> System.out.println(e + adder));
實際上在lambda中訪問類的成員變量或者局部變量時,會隱式轉(zhuǎn)換成final類型變量潮梯,所以上例實際上等價于:
final int adder = 5;
Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5).forEach(e -> System.out.println(e + adder));
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3. 方法引用
方法引用是為了進一步簡化lambda表達式骗灶,通過類名或者實例名與方法名的組合來直接訪問到類或者實例已經(jīng)存在的方法或者構(gòu)造方法。方法引用使用::來定義秉馏,::的前半部分表示類名或者實例名耙旦,后半部分表示方法名,如果是構(gòu)造方法就使用NEW
來表示萝究。
方法引用在Java8中使用方式相當靈活免都,總的來說,一共有以下幾種形式:
- 靜態(tài)方法引用:ClassName::methodName;
- 實例上的實例方法引用:instanceName::methodName;
- 超類上的實例方法引用:supper::methodName;
- 類的實例方法引用:ClassName:methodName;
- 構(gòu)造方法引用Class:new;
- 數(shù)組構(gòu)造方法引用::TypeName[]::new
下面來看一個例子:
public class MethodReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Car> cars = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Car car = Car.create(Car::new);
cars.add(car);
}
cars.forEach(Car::showCar);
}
@FunctionalInterface
interface Factory<T> {
T create();
}
static class Car {
public void showCar() {
System.out.println(this.toString());
}
public static Car create(Factory<Car> factory) {
return factory.create();
}
}
}
輸出結(jié)果:
learn.MethodReferenceTest$Car@769c9116
learn.MethodReferenceTest$Car@6aceb1a5
learn.MethodReferenceTest$Car@2d6d8735
learn.MethodReferenceTest$Car@ba4d54
learn.MethodReferenceTest$Car@12bc6874
在上面的例子中使用了Car::new
帆竹,即通過構(gòu)造方法的方法引用的方式進一步簡化了lambda的表達式绕娘,Car::showCar
,即表示實例方法引用栽连。
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4. Stream
Java8中有一種新的數(shù)據(jù)處理方式险领,那就是流Stream,結(jié)合lambda表達式能夠更加簡潔高效的處理數(shù)據(jù)秒紧。Stream使用一種類似于SQL語句從數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)的直觀方式绢陌,對數(shù)據(jù)進行如篩選、排序以及聚合等多種操作熔恢。
4.1 什么是流Stream
Stream是一個來自數(shù)據(jù)源的元素隊列并支持聚合操作脐湾,更像是一個更高版本的Iterator,原始版本的Iterator,只能一個個遍歷元素并完成相應操作叙淌。而使用Stream沥割,只需要指定什么操作耗啦,如“過濾長度大于10的字符串”等操作,Stream會內(nèi)部遍歷并完成指定操作机杜。
Stream中的元素在管道中經(jīng)過中間操作(intermediate operation)的處理后帜讲,最后由最終操作(terminal operation)得到最終的結(jié)果。
- 數(shù)據(jù)源:是Stream的來源椒拗,可以是集合似将、數(shù)組、I/O channel等轉(zhuǎn)換而成的Stream蚀苛;
- 基本操作:類似于SQL語句一樣的操作在验,比如filter,map,reduce,find,match,sort等操作。
當我們操作一個流時堵未,實際上會包含這樣的執(zhí)行過程:
獲取數(shù)據(jù)源-->轉(zhuǎn)換成Stream-->執(zhí)行操作腋舌,返回一個新的Stream-->再以新的Stream繼續(xù)執(zhí)行操作--->直至最后操作輸出最終結(jié)果。
4.2 生成Stream的方式
生成Stream的方式主要有這樣幾種:
-
從接口Collection中和Arrays:
- Collection.stream();
- Collection.parallelStream(); //相較于串行流渗蟹,并行流能夠大大提升執(zhí)行效率
- Arrays.stream(T array);
-
Stream中的靜態(tài)方法:
- Stream.of()块饺;
- generate(Supplier<T> s);
- iterate(T seed, UnaryOperator<T> f);
- empty();
-
其他方法
- Random.ints()
- BitSet.stream()
- Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence)
- JarFile.stream()
- BufferedReader.lines()
下面對前面常見的兩種方式給出示例:
public class StreamTest {
public static void main(String[] args) {
//1.使用Collection中的方法和Arrays
String[] strArr = new String[]{"a", "b", "c"};
List<String> list = Arrays.asList(strArr);
Stream<String> stream = list.stream();
Stream<String> stream1 = Arrays.stream(strArr);
//2. 使用Stream中提供的靜態(tài)方法
Stream<String> stream2 = Stream.of(strArr);
Stream<Double> stream3 = Stream.generate(Math::random);
Stream<Object> stream4 = Stream.empty();
Stream.iterate(1, i -> i++);
}
}
4.3 Stream的操作
常見的Stream操作有這樣幾種:
- Intermediate(中間操作):中間操作是指對流中數(shù)據(jù)元素做出相應轉(zhuǎn)換或操作后依然返回為一個流Stream,仍然可以供下一次流操作使用雌芽。常用的有:map (mapToInt, flatMap 等)授艰、 filter、 distinct世落、 sorted淮腾、 peek、 limit屉佳、 skip谷朝。
- Termial(結(jié)束操作):是指最終對Stream做出聚合操作,輸出結(jié)果武花。
中間操作
filter:對Stream中元素進行過濾
過濾元素為空的字符串:
long count = stream.filter(str -> str.isEmpty()).count();
map:對Stream中元素按照指定規(guī)則映射成另一個元素
將每一個元素都添加字符串“_map”
stream.map(str -> str + "_map").forEach(System.out::println);
map方法是一對一的關(guān)系圆凰,將stream中的每一個元素按照映射規(guī)則成另外一個元素,而如果是一對多的關(guān)系的話就需要使用flatmap方法髓堪。
concat:對流進行合并操作
concat方法將兩個Stream連接在一起送朱,合成一個Stream。若兩個輸入的Stream都時排序的干旁,則新Stream也是排序的驶沼;若輸入的Stream中任何一個是并行的,則新的Stream也是并行的争群;若關(guān)閉新的Stream時回怜,原兩個輸入的Stream都將執(zhí)行關(guān)閉處理。
Stream.concat(Stream.of(1, 2, 3), Stream.of(4, 5, 6)).
forEach(System.out::println);
distinct:對流進行去重操作
去除流中重復的元素
Stream<String> stream = Stream.of("a", "a", "b", "c");
stream.distinct().forEach(System.out::println);
輸出結(jié)果:
a
b
c
limit:限制流中元素的個數(shù)
截取流中前兩個元素:
Stream<String> stream = Stream.of("a", "a", "b", "c");
stream.limit(2).forEach(System.out::println);
輸出結(jié)果:
a
a
skip:跳過流中前幾個元素
丟掉流中前兩個元素:
Stream<String> stream = Stream.of("a", "a", "b", "c");
stream.skip(2).forEach(System.out::println);
輸出結(jié)果:
b
c
peek:對流中每一個元素依次進行操作,類似于forEach操作
JDK中給出的例子:
Stream.of("one", "two", "three", "four")
.filter(e -> e.length() > 3)
.peek(e -> System.out.println("Filtered value: " + e))
.map(String::toUpperCase)
.peek(e -> System.out.println("Mapped value: " + e))
.collect(Collectors.toList());
輸出結(jié)果:
Filtered value: three
Mapped value: THREE
Filtered value: four
Mapped value: FOUR
sorted:對流中元素進行排序玉雾,可以通過sorted(Comparator<? super T> comparator)自定義比較規(guī)則
Stream<Integer> stream = Stream.of(3, 2, 1);
stream.sorted(Integer::compareTo).forEach(System.out::println);
輸出結(jié)果:
1
2
3
match:檢查流中元素是否匹配指定的匹配規(guī)則
Stream 有三個 match 方法翔试,從語義上說:
- allMatch:Stream 中全部元素符合傳入的 predicate,返回 true复旬;
- anyMatch:Stream 中只要有一個元素符合傳入的 predicate垦缅,返回 true;
- noneMatch:Stream 中沒有一個元素符合傳入的 predicate驹碍,返回 true壁涎。
如檢查Stream中每個元素是否都大于5:
Stream<Integer> stream = Stream.of(3, 2, 1);
boolean match = stream.allMatch(integer -> integer > 5);
System.out.println(match);
輸出結(jié)果:
false
結(jié)束操作
count:統(tǒng)計Stream中元素的個數(shù)
long count = stream.filter(str -> str.isEmpty()).count();
max/min:找出流中最大或者最小的元素
Stream<Integer> stream = Stream.of(3, 2, 1);
System.out.println(stream.max(Integer::compareTo).get());
輸出結(jié)果:
3
forEach
forEach方法前面已經(jīng)用了好多次,其用于遍歷Stream中的所元素志秃,避免了使用for循環(huán)怔球,讓代碼更簡潔,邏輯更清晰浮还。
示例:
Stream.of(5, 4, 3, 2, 1)
.sorted()
.forEach(System.out::println);
// 打印結(jié)果
// 1竟坛,2,3,4,5
reduce
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5. Optional
為了解決空指針異常钧舌,在Java8之前需要使用if-else這樣的語句去防止空指針異常担汤,而在Java8就可以使用Optional來解決。Optional可以理解成一個數(shù)據(jù)容器延刘,甚至可以封裝null漫试,并且如果值存在調(diào)用isPresent()方法會返回true六敬。為了能夠理解Optional碘赖。先來看一個例子:
public class OptionalTest {
private String getUserName(User user) {
return user.getUserName();
}
class User {
private String userName;
public User(String userName) {
this.userName = userName;
}
public String getUserName() {
return userName;
}
}
}
事實上,getUserName方法對輸入?yún)?shù)并沒有進行判斷是否為null外构,因此普泡,該方法是不安全的。如果在Java8之前审编,要避免可能存在的空指針異常的話就需要使用if-else
進行邏輯處理撼班,getUserName會改變?nèi)缦拢?/p>
private String getUserName(User user) {
if (user != null) {
return user.getUserName();
}
return null;
}
這是十分繁瑣的一段代碼。而如果使用Optional則會要精簡很多:
private String getUserName(User user) {
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
return userOptional.map(User::getUserName).orElse(null);
}
Java8之前的if-else的邏輯判斷垒酬,這是一種命令式編程的方式砰嘁,而使用Optional更像是一種函數(shù)式編程,關(guān)注于最后的結(jié)果勘究,而中間的處理過程交給JDK內(nèi)部實現(xiàn)矮湘。
到現(xiàn)在,可以直觀的知道Optional對避免空指針異常很有效口糕,下面缅阳,對Optional的API進行歸納:
創(chuàng)建Optional
- Optional.empty():通過靜態(tài)工廠方法Optional.empty,創(chuàng)建一個空的Optional對象景描;
- Optional<T> of(T value):如果value為null的話十办,立即拋出NullPointerException秀撇;
- Optional<T> ofNullable(T value):使用靜態(tài)工廠方法Optional.ofNullable,你可以創(chuàng)建一個允許null值的Optional對象向族。
實例代碼:
//創(chuàng)建Optional
Optional<Object> optional = Optional.empty();
Optional<Object> optional1 = Optional.ofNullable(null);
Optional<String> optional2 = Optional.of(null);
常用方法
1. boolean equals(Object obj):判斷其他對象是否等于 Optional呵燕;
2. Optional<T> filter(Predicate<? super <T> predicate):如果值存在,并且這個值匹配給定的 predicate件相,返回一個Optional用以描述這個值虏等,否則返回一個空的Optional;
3. <U> Optional<U> flatMap(Function<? super T,Optional<U>> mapper):如果值存在适肠,返回基于Optional包含的映射方法的值霍衫,否則返回一個空的Optional;
4. T get():如果在這個Optional中包含這個值侯养,返回值敦跌,否則拋出異常:NoSuchElementException;
5. int hashCode():返回存在值的哈希碼逛揩,如果值不存在 返回 0柠傍;
6. void ifPresent(Consumer<? super T> consumer):如果值存在則使用該值調(diào)用 consumer , 否則不做任何事情;
7. boolean isPresent():如果值存在則方法會返回true辩稽,否則返回 false惧笛;
8. <U>Optional<U> map(Function<? super T,? extends U> mapper):如果存在該值,提供的映射方法逞泄,如果返回非null患整,返回一個Optional描述結(jié)果;
9. T orElse(T other):如果存在該值喷众,返回值各谚, 否則返回 other;
10. T orElseGet(Supplier<? extends T> other):如果存在該值到千,返回值昌渤, 否則觸發(fā) other,并返回 other 調(diào)用的結(jié)果憔四;
11. <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier):如果存在該值膀息,返回包含的值,否則拋出由 Supplier 繼承的異常了赵;
12. String toString():返回一個Optional的非空字符串潜支,用來調(diào)試
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6. Date/time API的改進
在Java8之前的版本中,日期時間API存在很多的問題斟览,比如:
- 線程安全問題:java.util.Date是非線程安全的毁腿,所有的日期類都是可變的;
- 設計很差:在java.util和java.sql的包中都有日期類,此外已烤,用于格式化和解析的類在java.text包中也有定義鸠窗。而每個包將其合并在一起,也是不合理的胯究;
- 時區(qū)處理麻煩:日期類不提供國際化稍计,沒有時區(qū)支持,因此Java中引入了java.util.Calendar和Java.util.TimeZone類裕循;
針對這些問題臣嚣,Java8重新設計了日期時間相關(guān)的API,Java 8通過發(fā)布新的Date-Time API (JSR 310)來進一步加強對日期與時間的處理剥哑。在java.util.time包中常用的幾個類有:
- 它通過指定一個時區(qū)硅则,然后就可以獲取到當前的時刻,日期與時間株婴。Clock可以替換System.currentTimeMillis()與TimeZone.getDefault()
- Instant:一個instant對象表示時間軸上的一個時間點怎虫,Instant.now()方法會返回當前的瞬時點(格林威治時間);
- Duration:用于表示兩個瞬時點相差的時間量困介;
- LocalDate:一個帶有年份大审,月份和天數(shù)的日期,可以使用靜態(tài)方法now或者of方法進行創(chuàng)建座哩;
- LocalTime:表示一天中的某個時間徒扶,同樣可以使用now和of進行創(chuàng)建;
- LocalDateTime:兼有日期和時間根穷;
- ZonedDateTime:通過設置時間的id來創(chuàng)建一個帶時區(qū)的時間姜骡;
- DateTimeFormatter:日期格式化類,提供了多種預定義的標準格式缠诅;
示例代碼如下:
public class TimeTest {
public static void main(String[] args) {
Clock clock = Clock.systemUTC();
Instant instant = clock.instant();
System.out.println(instant.toString());
LocalDate localDate = LocalDate.now();
System.out.println(localDate.toString());
LocalTime localTime = LocalTime.now();
System.out.println(localTime.toString());
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
System.out.println(localDateTime.toString());
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(zonedDateTime.toString());
}
}
輸出結(jié)果為:
2018-04-14T12:50:27.437Z
2018-04-14
20:50:27.646
2018-04-14T20:50:27.646
2018-04-14T20:50:27.647+08:00[Asia/Shanghai]
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7. 其他改進
Java8還在其他細節(jié)上也做出了改變溶浴,歸納如下:
- 之前的版本乍迄,注解在同一個位置只能聲明一次管引,而Java8版本中提供@Repeatable注解,來實現(xiàn)可重復注解闯两;
- String類中提供了join方法來完成字符串的拼接褥伴;
- 在Arrays上提供了并行化處理數(shù)組的方式,比如利用Arrays類中的parallelSort可完成并行排序漾狼;
- 在Java8中在并發(fā)應用層面上也是下足了功夫:(1)提供功能更強大的Future:CompletableFuture重慢;(2)StampedLock可用來替代ReadWriteLock;(3)性能更優(yōu)的原子類::LongAdder,LongAccumulator以及DoubleAdder和DoubleAccumulator逊躁;
- 編譯器新增一些特性以及提供一些新的Java工具
參考資料
Stream的參考資料:
Optional的參考資料:
Java8新特性的介紹: